六种球场专用灯眩光能量及危害简析.doc

六种球场专用灯眩光能量及危害简析 韩俭荣（青岛法兰克微电子有限公司） 一、影响运动场馆照明质量的最大因素是：球场灯光的眩光能量及危害 （一）、民用室内羽毛球、乒乓球、篮球、排球、网球等，体育运动场馆照明设计指标，主要有两个方面的内容。第一、场地水平照度值和垂直照度值以及均匀度。第二、球场专用灯光的光色质量品质。 场馆照明设计质量，具体内容主要表现在以下五个方面。 1、没有眩光危害：场地灯光不刺眼、不晃眼、不耀眼。对空中飞行的球体，没有眩目危害效应，看得见、看得清、看的真实。 2、没有频闪效应危害：球场灯光不波动，平滑稳定。羽毛球等球体在空中飞行轨迹真实，空中定位准确。球看得准，打得准。 3、太阳光色：场馆照明光色纯白明亮，相当于上午十点至下午三点左右的太阳光。可见光能量高，视觉亮度高，视觉物像明亮、清晰。 4、显示性能高：场馆照明球场灯光，光色纯正，不偏青色，不偏红色。场馆空间及物体颜色纯正真实。视觉物像色彩真实、舒适。 5、照度高且均匀度高：场地水平照度和垂直照度，达到场馆照明设计的勒克斯数值，并且照度均匀。场馆照明无阴影，没有斑马线效应，地面和空间明亮。 （二）、体育运动场馆照明设计质量的五个指标中。场地照度及均匀度为纯物理量，是有布光设计方案与布灯模式决定。只要采用矩阵式均匀布灯设计方案，灯间距合理，就可以实现较高的照度及均匀度。 （三）、场馆照明四个光色品质内容，则着重体现了场馆照明设计，以人为本的视觉感知因素。球场照明，视觉感受舒适的光与色，才是真正品质优秀的照明质量。 （四）、品质优秀的光色，是决定球场照明质量和效果高低的主导因素。这其中最为重要，也是对场馆照明质量影响最大的指标是：球场专用灯光的眩光能量及眩光危害程度。 二、场馆照明六种球场专用灯光的眩光危害简析。 场地灯光眩光危害，是场馆照明的负面视觉效应。表现为体育灯光晃眼、刺眼、耀眼。打球的人只看到一个眩目的光幕，看不到空中飞行的球体。 球场灯光产生眩光危害，一个原因是球场灯光有眩光能量。眩光能量越大，眩光危害程度越严重。第二个原因是球场灯光辐射特性与灯罩反光特性的匹配度低。匹配度越低，眩光危害程度越大。 下文简要地对400W金卤灯、T5节能灯场馆排灯、高频无极灯、LED大功率节能灯、U型螺旋型大功率节能灯、6U-60W高频率节能灯。六种球场灯具的眩光能量大小和眩光危害程度，进行简要的分析介绍。供设计体育运动场馆照明方案时，选择球场灯光与灯具参考。 （一）、400W金属卤化物灯眩光能量大、危害大。金卤灯是在高压汞灯的基础上，添加金属卤化物制成的气体放电灯。主要分有美标系列和欧标系列，美标系列的金卤灯内填充的是钪和钠金属卤化物。欧标系列金卤灯主要填充钠和铊、铟等稀土元素。 1、金卤灯内金属原子在电场激发下，弧光放电发出金属原子的特征谱线。金卤灯的标称色温不高，一般在4500K左右。但是，光谱分布却偏离太阳光可见光谱的能量结构。光色偏青，含有较多的蓝光。可见光比例低。眩光能量大，眩光危害程度大。 2、用于场馆照明其光色品质较差400W金卤灯用做球场灯，眩光能量大，是场馆照明六种体育灯中较为严重的。光线刺眼、耀眼、晃眼睛、眩目，产生眩光危害。其眩光危害程度，是场馆照明经常使用的六种球场专用灯中较为严重的。 3、打球的运动员，经常在多个角度、多个位置，只看到一个晃眼的光幕，看不到空中飞行的羽毛球、乒乓球等球体，而没有办法打球。 4、因为400W金卤灯眩光能量较大，打球运动员的视野，既是在离开刺眼的光幕后，还会有短暂的视觉黑现象存在。并且视觉恢复时间较长。 （二）、LED大功率节能灯眩光能量严重、危害严重。LED大功率节能灯因追求高亮度，导致色温过高，光强过高，蓝光等短波能量大。眩光能量严重。 LED大功率节能灯用于场馆照明，场地灯光刺眼、耀眼、晃眼，眩目危害严重。打球的人不慎看一眼LED大功率节能灯的发光面，会感到光线刺的眼睛有痛痛感。既是在眼睛离开了LED大功率节能灯刺眼的光线后，眼睛仍会有较长时间的视觉黑。视觉恢复到正常状态，需要比较长的时间。严重影响运动打球。 LED大功率节能灯，眩光能量危害角度大、范围大。场馆照明有眩光危害的位置多、视角大、区域宽。眩光危害程度，在六种球场专用灯中最为严重。 （三）、T5节能灯球场排灯、U型螺旋型大功率节能灯、高频无极灯，眩光能量大小不一，危害大小不同。 这三种体育灯发光原理相同，都是气体放电光致发光球场专用灯。发光机理都是三基色荧光粉，吸收汞放电激发光谱，转换发出红、绿、蓝三基色光，合成白色光。 这三种场地灯，眩光能量大小不都是一样的，眩光危害程度也不同。其眩光能量大小和危害程度，都由其自身的光谱能量分布结构决定。 1、光谱结构决定眩光能量。这三种球场灯的光谱分布，如果能够接近于太阳光可见光谱的结构，光色品质就优秀。可见光能量高，眩光能量小，眩光危害小，或者是无眩光危害。 如果光谱结构偏离太阳光可见光谱的分布结构，并且是偏向于短波蓝光方向。直观的表现为高色温，光色偏青，蓝光多。可见光能量比例必然会减少，眩光能量就会提高，场地灯光就会产生眩光危害。 2、节能荧光灯管和电子镇流器决定光谱结构。这三种场地灯的光谱能量分布结构，由节能荧光灯管技术品质和电子镇流器驱动性能共同决定。 3、对于节能荧光灯管来说，荧光粉品质和配比决定光谱结构。理论研究成果已经证明：荧光粉技术品质及配比，决定光谱分布结构。主要体现在，单色荧光粉的性能品质和三基色混合荧光粉的配比结构。 如果是稀土三基色荧光粉，并且配比结构科学合理。节能荧光灯管的光谱分布结构就会合理，就会接近于太阳光可见光谱的能量分布结构。球场灯光眩光能量小，眩光危害程度小或没有眩光危害。 如果荧光粉不是三基色粉；或者是三基色荧光粉，但是品质低；或者是三基色荧光粉配比不合理。节能荧光灯管的光谱能量，就一定会偏离太阳光可见光谱的分布结构。如果偏离的方向是指向短波能量，就一定会有眩光能量和眩光危害。光谱结构偏离越是严重，眩光能量就会越是严重，眩光危害程度就会越是严重。 4、对于电子镇流器来说，输出特性影响光谱结构。影响节能荧光灯管光色品质的因素，是电子镇流器的输出特性。本质是电子镇流器，对荧光灯管等离子体的激发特性和能量输运特性。集中体现在，电子镇流器输出特性与荧光灯管阴极特性之间是否匹配。 如果两者特性能够匹配，球场专用灯光谱，有利于趋近太阳光可见光的分布结构。匹配度越好，接近度越高。 如果不能匹配，光谱结构就会发生偏离，就会产生眩光能量。匹配度越低，偏离越大，眩光能量越大。 市场正在销售和正在使用的这三种球场灯，其电子镇流器输出特性与荧光灯管阴极特性之间，并不都是相互匹配的。能够匹配的占少数，匹配度高的更少。 说明：高频无极灯没有电极其匹配度是磁耦合度。 5、三种球场灯眩光能量大小及危害不同，应该慎重鉴别选择。当前，市场上正在销售的和正在使用的这三种球场灯。因其节能荧光灯管的荧光粉品质和配比差距较大。场地灯光的眩光能量大小与眩光危害程度，都有较大的差距。在场馆照明设计时应该认真地鉴别选择。 6、三种球场灯眩光能量大小的鉴别方法。光谱理论研究成果表明：球场专用灯的光谱结构，决定眩光能量大小，也决定场地灯的光色。因此，球场灯的眩光能量大小，就会通过场地灯光的光色表现出来。同时，体育灯光的光色又使用色温来描述。因此，球场灯光的眩光能量大小，又通过灯光色温来表现。 以此原理，我们就可以通过球场专用灯的色温高低和场地灯光颜色，来鉴别球场灯眩光能量的大小。 第一、先说一下眩光能量小，没有眩光危害的球场灯光的颜色及视觉感。眩光能量小，表明光谱结构接近于太阳光可见光能量分布。可见光比例高，光色纯白。灯体表面有一种玻璃即将融化的视觉感，灯体表面亮而柔和，光视觉有温暖感。像太阳光一样明亮、不刺眼。即是眼睛直视灯体表面，也没有光线刺痛感。眼睛离开灯体表面，视觉感立刻正常，没有眼睛视觉黑现象。 这种球场专用灯，光色相当于上午十点至下午三点这一段时间的太阳光。其灯光表面色温在6000K附近。用于场馆照明，没有眩光危害。视觉明亮、清晰、舒适。对空中飞行的各类球体，看得见、看得清、看得准。球打得准。能够提升体育运动场馆规格档次，提高场馆经济效益。 第二、再说眩光能量大，有眩光危害的球场灯光的颜色及视觉感。眩光能量大的球场灯光，直观的表现为，色温高，蓝光多，光色偏青。 当：灯体色温在6500K时：可见光比例就会降低，眩光能量就会偏大，灯表面的光色就是冷白光。灯光虽白亮，但视觉有冷硬感，没有视觉暖意感。眼睛直视灯体表面时，光线没有明显的刺痛感，但是明显的感觉不舒适。在眼睛离开灯体表面，视觉虽没有明显的视觉黑现象，但是有瞬间的“视觉花”现象，之后视觉感就可正常。 这种球场灯光，眩光能量不是很大，有眩光危害，危害不严重。但是，眩光危害程度是不能忽略的。用于场馆照明，打球的人对其眩光危害程度有可能会忍受，但是会产生视觉不舒适情绪。会在一定程度上，影响体育运动场馆经营效益。 当：灯体色温在6800K时：有的公司为了追求球场灯光的表面亮度，将色温进一步提高，超过6500K以上，达到6700K-6800K。高色温场地灯光，可见光能量明显降低，眩光能量比例明显提高，灯光眩光能量大。灯体光色不是白亮，而是光色偏青。眼睛直视灯表面，光线刺眼，视觉刺痛感明显。眼睛离开灯体表面，有明显的视觉黑现象，视觉恢复正常感的时间也比较长。 这种球场灯，眩光能量大，眩光危害大。如果用于场馆照明，打球的人对其眩光危害程度，通常是不能够接受和忍受的。会严重影响体育运动场馆经营。 当：灯体色温在7000K时：更有甚者，为了追求灯光表面高亮度。将球场灯光色温进一步提高，达到7000K。这种超高色温的场地灯，光色是显著地青白光，眩光能量很大，人眼不敢直视灯体表面。如不慎眼睛直视灯体表面，光线刺眼厉害，眼睛视觉感痛痛。在眼睛离开灯体后，视觉黑感现象厉害，视觉恢复正常状态时间长。 这种球场灯，眩光能量严重，眩光危害严重。不能用于场馆照明。 （四）、6U-60W高频率节能灯。是青岛法兰克微电子有限公司设计生产，专业用于乒乓球、羽毛球、排球和篮球与网球场馆照明的场馆专用灯。 青岛法兰克高频率节能灯设计工程师韩俭荣，专注等离子体物理和光谱能量分布结构基本理论研究及应用技术研发。重点理解把握了以下四个方面的技术机理。 1、较好地把握了球场专用灯，其节能荧光灯管内等离子体频率、阴极阻抗和电子镇流器驱动能量特性三者之间，对立统一的辩证关系。在球场灯冷态与热态两种状态和启辉与点燃两个动态过程中，实现了优化匹配并且达到自适应功能。 2、深度理解红、绿、蓝单色稀土荧光粉，吸收光谱与激发光谱的匹配函数关系。 3、深度理解红、绿、蓝单色稀土荧光粉，发光光谱能量分布特性，及与激发光谱之间的响应函数。 4、深度理解红、绿、蓝三基色稀土荧光粉混合配比，与发光光谱能量分布结构特性的物理含义。 5、在深度理解把握上述四个方面的技术机理的基础上，青岛法兰克6U-60W无眩光危害，高频率场馆照明球场专用节能灯。发光光谱能量，接近于太阳光可见光谱分布结构。并且发光光谱能量分布结构特性，趋近于明视觉状态下人眼视觉函数曲线。可见光能量高，眩光能量小，没有眩光效应危害。 6、灯光表面光色纯白，相当于上午十点至下午三点这一时间段的太阳光色。灯光色温6000K左右，U型灯管表面白亮，有一种玻璃融化视觉感。光色白亮，纯正柔和，视觉温煦、暖意感好。有效视觉亮度高、清晰度高，视觉舒适度好。 7、即是眼睛直视灯体表面，光线不刺眼、不耀眼，眼睛没有光线刺痛感，没有视觉不适感。在眼睛离开灯体表面后，没有短暂的视觉黑现象，也没有短暂的视觉花现象。视觉感正常、自然、舒适。 8、历经近十年，在多个发达城市，多家高端体育运动场馆照明节能工程中广泛应用证明。在场地任何方位、任何角度，在人眼正常仰视视野内，场馆照明球场灯光不刺眼、不耀眼、不晃眼、不眩目，没有眩光危害。对空中飞行的各类球体，看得见、看得清、看得准，打得准。长时间运动打球，视觉舒适、不疲劳，心情愉悦。 三、场馆照明六种球场灯光眩光能量及眩光危害程度列表。 四、球场专用灯光眩光能量及眩光危害程度分析结论。 多家高端室内羽毛球、乒乓球等，体育运动场馆照明设计经验表明：球场灯光是太阳光色，光色纯白